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淺析不間斷電源(UPS)基本原理介紹！
來源：www.sjc5609.com 發布時間：2020年12月31日
UPS即不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)，是一種含有儲能裝置的不間斷電源。主要用于給部分對電源穩定性要求較高的設備，提供不間斷的電源。
當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流式電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉換的方法向負載繼續供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。
不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。它主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其他電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。
新型UPS中的逆變器大多采用了PWM技術，同時采用了石英晶體振蕩控制逆變器的頻率，通過電壓負反饋電路確保輸出電壓的穩定。它具有開關電源的一系列優點，通過準確調整脈沖寬度，確保功率穩定輸出，同時．開關電源技術的應用，也使其自身損耗大大降低。主要技術指標如下:
（1）額定輸出功率和大輸出功率;
（2）切換時間；
（3）輸出電壓穩定度，參考值±0.5%~±2%；
（4）輸出頻率穩定度，參考值±0.01%~±0.5%；
（5）輸出波形純正(正弦波輸出)，電壓畸變小于1%，不存在潛波失真的問題；
（6）效率高、損耗低。參考指標高于90%；
（7）無故障工作時間。由于微處理器監控技術和科技的IGBT驅動型SPWM等高技術的采用，目前的UPS已達到了級高的靠譜性水平，對于大型UPS電源來講，其單機的年均無故障工作時間(MTBF)已過20萬小時。如果采用雙總線輸出的多機“冗余”型UPS供電系統，其MTBF甚至可達1000萬小時數量級。
UPS分類
（1）被動后備式UPS電源
指逆變器并聯連接在市電與負載之間僅簡單地作為備用電源使用。此種UPS電源，在市電正常時，負載完全而且是直接地市電供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨立的充電器供電；當市電不正常時，負載完全由逆變器提供電能。
被動后備式UPS具有結構簡單、價格較廉等優點，運用于某些非重要的負載使用，如家用計算機等。但市電斷電時，繼電器將逆變器切換至負載，切換時間較長，一般需幾個毫秒的間斷，所以稍微重要的計算機設備不應選用被動后備式UPS電源。
（2）在線互動式UPS電源
指逆變器并聯連接在市電與負載之間，起后備電源作用，同時逆變器作為充電器給蓄電池充電。通過逆變器的可逆運行方式，與市電相互作用，因此被稱為互動式。此種UPS電源，在市電正常時，負載由經改良后的市電供電，同時逆變器作為充電器給蓄電池充電，此時逆變器起AC/DC變換器的作用；而當市電故障時，負載完全由逆變器供電，此時，逆變器起DC/AC變換器的作用。
在線互動式UPS具有結構較簡單、實施方便、且易于并聯、便于維護和維修、效率高、運行費用低、整機靠譜性高等優點，性能滿足某些負載要求，特別適用于網絡中某些計算機設備采用分布式供電的系統。此種電源缺點是穩壓性能不高，尤其動態響應速度低，其次抗干擾能力不強，電路會產生諧波干擾和調制干擾。
（3）雙變換式UPS電源
指逆變器串聯連接在交流輸入與負載之間，電源通過逆變器連續地向負載供電。此種UPS電源其供電方式如下：市電正常時，市電經過整流器、逆變器向負載供電；市電不正常時，由蓄電器經逆變器向負載供電。
雙變換式UPS是UPS電源的主流產品，具有性能好、電壓穩定度與頻率穩定度高、功能強、具有熱備份連接和并聯冗余聯結的功能等優點，其不足之處是當容量少于10kVA以下，其整機效率不高，一般在85%左右。
注意事項
因為其逆變器和蓄電池工作的特殊性，UPS電源的安裝和使用須有一套嚴格、科學的操作規程，才能提高工作穩定性，減少設備故障率，真正地做到設備供電不間斷。
（1）UPS電源的安裝環境應避免陽光直射，并留有足夠的通風空間，保持工作環境的溫度不高于25℃。如果工作環境溫度過25℃，每溫升增加10℃，電池的壽命就會縮短一半左右。
（2）不宜在UPS電源的輸出端使用大功率可控硅負載、可控硅橋式整流或半波整流型負載，此類負載易造成逆變器末級驅動晶體管被燒毀。
（3）嚴格按照正確的開機、關機順序進行操作，避免因負載突然增加或突然減少時，UPS電源的電壓輸出波動大，從而使UPS電源無法，正常工作。
（4）禁止頻繁地關閉和開啟UPS電源，一般要求在關閉UPS電源后，至少等待30秒鐘后才能開啟UPS電源。因為造成中小型UPS電源高發故障的原因是：用戶頻繁的開機或關機，UPS電源帶負載進行逆變器供電和旁路供電切換期。
（5）實踐證明：對于絕大多數UPS電源而言，將其負載控制在50%~60%額定輸出功率范圍內是具佳工作方式。禁止負載使用，廠家建議：UPS電源的大啟動負載建議控制在80%之內，如果載使用，在逆變狀態下，時常會擊穿逆變三級管。不宜過度輕載運行，這種情況容易因為電池放電電流過小造成電池失效。
（6）定期對UPS電源進行維護工作：觀察工作指示燈狀態、除塵，測量蓄電池電壓，更換不合格電池，檢查風扇運轉情況及檢測調節UPS的系統參數等。
（7）UPS電源比較適合于帶微電容性負載，不適合于帶電感性負載，如空調、電動機、電鉆、風機等。如果UPS電源負載為電阻性或電感性負載時，必須酌情減小其負載量以免載運行。
當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流式電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉換的方法向負載繼續供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。
不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。它主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其他電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。
新型UPS中的逆變器大多采用了PWM技術，同時采用了石英晶體振蕩控制逆變器的頻率，通過電壓負反饋電路確保輸出電壓的穩定。它具有開關電源的一系列優點，通過準確調整脈沖寬度，確保功率穩定輸出，同時．開關電源技術的應用，也使其自身損耗大大降低。主要技術指標如下:
（1）額定輸出功率和大輸出功率;
（2）切換時間；
（3）輸出電壓穩定度，參考值±0.5%~±2%；
（4）輸出頻率穩定度，參考值±0.01%~±0.5%；
（5）輸出波形純正(正弦波輸出)，電壓畸變小于1%，不存在潛波失真的問題；
（6）效率高、損耗低。參考指標高于90%；
（7）無故障工作時間。由于微處理器監控技術和科技的IGBT驅動型SPWM等高技術的采用，目前的UPS已達到了級高的靠譜性水平，對于大型UPS電源來講，其單機的年均無故障工作時間(MTBF)已過20萬小時。如果采用雙總線輸出的多機“冗余”型UPS供電系統，其MTBF甚至可達1000萬小時數量級。
UPS分類
（1）被動后備式UPS電源
指逆變器并聯連接在市電與負載之間僅簡單地作為備用電源使用。此種UPS電源，在市電正常時，負載完全而且是直接地市電供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨立的充電器供電；當市電不正常時，負載完全由逆變器提供電能。
被動后備式UPS具有結構簡單、價格較廉等優點，運用于某些非重要的負載使用，如家用計算機等。但市電斷電時，繼電器將逆變器切換至負載，切換時間較長，一般需幾個毫秒的間斷，所以稍微重要的計算機設備不應選用被動后備式UPS電源。
（2）在線互動式UPS電源
指逆變器并聯連接在市電與負載之間，起后備電源作用，同時逆變器作為充電器給蓄電池充電。通過逆變器的可逆運行方式，與市電相互作用，因此被稱為互動式。此種UPS電源，在市電正常時，負載由經改良后的市電供電，同時逆變器作為充電器給蓄電池充電，此時逆變器起AC/DC變換器的作用；而當市電故障時，負載完全由逆變器供電，此時，逆變器起DC/AC變換器的作用。
在線互動式UPS具有結構較簡單、實施方便、且易于并聯、便于維護和維修、效率高、運行費用低、整機靠譜性高等優點，性能滿足某些負載要求，特別適用于網絡中某些計算機設備采用分布式供電的系統。此種電源缺點是穩壓性能不高，尤其動態響應速度低，其次抗干擾能力不強，電路會產生諧波干擾和調制干擾。
（3）雙變換式UPS電源
指逆變器串聯連接在交流輸入與負載之間，電源通過逆變器連續地向負載供電。此種UPS電源其供電方式如下：市電正常時，市電經過整流器、逆變器向負載供電；市電不正常時，由蓄電器經逆變器向負載供電。
雙變換式UPS是UPS電源的主流產品，具有性能好、電壓穩定度與頻率穩定度高、功能強、具有熱備份連接和并聯冗余聯結的功能等優點，其不足之處是當容量少于10kVA以下，其整機效率不高，一般在85%左右。
注意事項
因為其逆變器和蓄電池工作的特殊性，UPS電源的安裝和使用須有一套嚴格、科學的操作規程，才能提高工作穩定性，減少設備故障率，真正地做到設備供電不間斷。
（1）UPS電源的安裝環境應避免陽光直射，并留有足夠的通風空間，保持工作環境的溫度不高于25℃。如果工作環境溫度過25℃，每溫升增加10℃，電池的壽命就會縮短一半左右。
（2）不宜在UPS電源的輸出端使用大功率可控硅負載、可控硅橋式整流或半波整流型負載，此類負載易造成逆變器末級驅動晶體管被燒毀。
（3）嚴格按照正確的開機、關機順序進行操作，避免因負載突然增加或突然減少時，UPS電源的電壓輸出波動大，從而使UPS電源無法，正常工作。
（4）禁止頻繁地關閉和開啟UPS電源，一般要求在關閉UPS電源后，至少等待30秒鐘后才能開啟UPS電源。因為造成中小型UPS電源高發故障的原因是：用戶頻繁的開機或關機，UPS電源帶負載進行逆變器供電和旁路供電切換期。
（5）實踐證明：對于絕大多數UPS電源而言，將其負載控制在50%~60%額定輸出功率范圍內是具佳工作方式。禁止負載使用，廠家建議：UPS電源的大啟動負載建議控制在80%之內，如果載使用，在逆變狀態下，時常會擊穿逆變三級管。不宜過度輕載運行，這種情況容易因為電池放電電流過小造成電池失效。
（6）定期對UPS電源進行維護工作：觀察工作指示燈狀態、除塵，測量蓄電池電壓，更換不合格電池，檢查風扇運轉情況及檢測調節UPS的系統參數等。
（7）UPS電源比較適合于帶微電容性負載，不適合于帶電感性負載，如空調、電動機、電鉆、風機等。如果UPS電源負載為電阻性或電感性負載時，必須酌情減小其負載量以免載運行。
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